Android_JNI浅析(2)

た入场券 2022-08-10 14:41 116阅读 0赞

上一篇blog我们讲到了JNINativeMethod结构体和AndroidRuntime::registerNativeMethods这个静态函数。我们在回顾以下JNINativeMethod结构体。

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  typedef struct \{  
2.   **const** **char**\* name; /\*Java 中函数的名字\*/  
3.   **const** **char**\* signature; /\*描述了函数的参数和返回值\*/  
4.   **void**\* fnPtr; /\*函数指针,指向 C 函数\*/  
5.   \} JNINativeMethod;

当VM载入libxxx\_jni.so这个库时，就会呼叫JNI\_OnLoad()函数。在JNI\_OnLoad()中注册本地函数，继续调用到AndroidRuntime::registerNativeMethods()，该函数向VM(即AndroidRuntime)注册gMethods\[\]数组中包含的本地函数了。AndroidRuntime::registerNativeMethods()起到了以下两个作用:

1，registerNativeMethods()函数使得java空间中的Native函数更加容易的找到对应的本地函数。（通过gMethods\[\]中的函数指针）

2，可以在执行期间进行本地函数的替换。因为gMethods\[\]数组是一个<java中函数名字，本地函数指针>的对应表，所以可以在程序的执行过程中，多次呼叫registerNativeMethods()函数来更换本地函数的指针，提高程序的弹性。

函数签名：

在JNINativeMethod的结构体中，有一个描述函数的参数和返回值的签名字段，它是java中对应函数的签名信息，由参数类型和返回值类型共同组成。这个函数签名信息的作用是什么呢？

由于java支持函数重载，也就是说，可以定义同名但不同参数的函数。然而仅仅根据函数名是没法找到具体函数的。为了解决这个问题，JNI技术中就将参数类型和返回值类型的组合作为一个函数的签名信息，有了签名信息和函数名，就能顺利的找到java中的函数了。

JNI规范定义的函数签名信息格式如下：

(参数1类型标示参数2类型标示......参数n类型标示)返回值类型标示

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  “()V”  
2.  "(II)V"  
3.  “(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String)V";

实际上这些字符是与函数的参数类型一一对应的。   
        “()” 中的字符表示参数,后面的则代表返回值。例如”()V” 就表示 void Func();  
        “(II)V” 表示 void Func(int, int);

值得注意的一点是，当参数类型是引用数据类型时，其格式是“L包名；”其中包名中的“.” 换成“/”，所以在上面的例子中(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V 表示 void Func(String,String)；

如果 JAVA 函数位于一个嵌入类,则用$作为类名间的分隔符。

例如 “(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z”

具体的对应关系见下面两张图：

![0_13279100388P8h.gif][]

数组则以”\["开始,用两个字符表示

![0_1327910130SHSR.gif][]

以上都是基本数据类型，前面我们解决了JNI函数的注册问题，下面我们来考虑这样一个问题。在java中调用native函数传递的参数是java数据类型，那么这些参数类型到了JNI会变成什么呢? 下面我们引出了一个新的话题——数据类型转换。

数据类型转换：

在java层调用native函数传递到JNI层的参数，JNI层会做一些特殊处理，我们知道java数据类型分为基本数据类型和引用数据类型两种，JNI层也是区别对待的。下表示出了java数据类型—>native类型的转换。

![0_1327912219WStS.gif][]

其中在java数据类型中，除了java中基本数据类型和数组，Class，String，Throwable，其余所有的java对象的数据类型在JNI中用jobject表示。下面来看一段代码

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  \{ "native\_invoke",       "(Landroid/os/Parcel;Landroid/os/Parcel;)I",(**void** \*)android\_media\_MediaPlayer\_invoke\},

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  //java层native\_invoke函数有两个参数都是Parcel  
2.  **private** **native** **final** **int** native\_invoke(Parcel request, Parcel reply);  
3.    
4.  //JNI层对应的函数android\_media\_MediaPlayer\_invoke的最后两个参数与native\_invoke的参数对应  
5.  android\_media\_MediaPlayer\_invoke(JNIEnv \*env, jobject thiz,  
6.                                   jobject java\_request, jobject java\_reply)

从上面的代码可以看出来，java中的数据类型Parcel在JNI层对应的数据类型为jobejct，在JNI层的对应函数中，我们看到相对java层的native函数来说，多了两个参数JNIEnv \*env ，jobject thiz。其中JNIEnv的定义在前一篇blog我们已经介绍过了。第二个参数jobject代表了java层的MediaPlayer对象，它表示在哪个MediaPlayer对象上调用的native\_invoke。如果java层是static函数，那么这个参数将是jclass，表示是在调用那个java Class的静态函数。

还记得前面我们说过，java层和JNI层应该是可以互相交互，我们通过java层中的native函数可以进入到JNI层，那么JNI层的代码能不能操作java层中函数呢？当然可以，通过JNIEnv

JNIEnv再度解析

先来看看两个函数原型

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  <span style="color:\#000000;">jfieldID GetFieldID(jclass clazz,**const** **char** \*name,**const** **char** \*sig );  
2.  jmethodID GetMethodID(jclass clazz,**const** **char** \*name,**const** **char** \*sig)；</span>

结合前面的知识来看，JNIEnv是一个与线程相关的代表JNI环境的结构体。JNIEnv实际上提供了一些JNI系统函数。通过这些系统函数可以调用java层中的函数或者操作jobect。下面我看一段函数

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  **class** MyMediaScannerClient : **public** MediaScannerClient  
2.  \{  
3.  **public**:  
4.      MyMediaScannerClient(JNIEnv \*env, jobject client)  
5.          :   mEnv(env),  
6.              mClient(env->NewGlobalRef(client)),  
7.              mScanFileMethodID(0),  
8.              mHandleStringTagMethodID(0),  
9.              mSetMimeTypeMethodID(0)  
10.     \{  
11.         jclass mediaScannerClientInterface = env->FindClass("android/media/MediaScannerClient");  
12.         **if** (mediaScannerClientInterface == NULL) \{  
13.             fprintf(stderr, "android/media/MediaScannerClient not found\\n");  
14.         \}  
15.         **else** \{  
16.             mScanFileMethodID = env->GetMethodID(mediaScannerClientInterface, "scanFile",  
17.                                                      "(Ljava/lang/String;JJ)V");  
18.             mHandleStringTagMethodID = env->GetMethodID(mediaScannerClientInterface, "handleStringTag",  
19.                                                      "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V");  
20.             mSetMimeTypeMethodID = env->GetMethodID(mediaScannerClientInterface, "setMimeType",  
21.                                                      "(Ljava/lang/String;)V");  
22.             mAddNoMediaFolderMethodID = env->GetMethodID(mediaScannerClientInterface, "addNoMediaFolder",  
23.                                                      "(Ljava/lang/String;)V");  
24.         \}  
25.     \}  
26. ...  
27.   
28. // returns true if it succeeded, false if an exception occured in the Java code  
29.     virtual bool scanFile(**const** **char**\* path, **long** **long** lastModified, **long** **long** fileSize)  
30.     \{  
31.         jstring pathStr;  
32.         **if** ((pathStr = mEnv->NewStringUTF(path)) == NULL) **return** **false**;  
33.   
34.         mEnv->CallVoidMethod(mClient, mScanFileMethodID, pathStr, lastModified, fileSize);  
35.   
36.         mEnv->DeleteLocalRef(pathStr);  
37.         **return** (!mEnv->ExceptionCheck());  
38.     \}

可以看到上面的代码中，先找到java层中MediaScannerClinet类在JNI层中对应的jclass实例(通过FindClass)。然后拿到MediaScannerclient类中所需要用到函数的函数函数id(通过GetMethodID)。接着通过JNIEnv调用CallXXXMethod函数并且把对应的jobject，jMethodID还有对应的参数传递进去，这样的通过CallXXXMethod就完成了JNI层向java层的调用。这里要注意一点的是这里JNI层中调用的方法实际上是java中对象的成员函数，如果要调用static函数可以使用CallStaticXXXMethod。这种机制有利于native层回调java代码完成相应操作。

上面讲述了如下在JNI层中去调用java层的代码，那么理所当然的应该可以在JNI层中访问或者修改java层中某对象的成员变量的值。我们通过JNIEnv中的GetFieldID()函数来得到java中对象的某个域的id。看下面的具体代码

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** register\_android\_backup\_BackupHelperDispatcher(JNIEnv\* env)  
2.  \{  
3.      jclass clazz;  
4.    
5.      clazz = env->FindClass("java/io/FileDescriptor");  
6.      LOG\_FATAL\_IF(clazz == NULL, "Unable to find class java.io.FileDescriptor");  
7.      s\_descriptorField = env->GetFieldID(clazz, "descriptor", "I");  
8.      LOG\_FATAL\_IF(s\_descriptorField == NULL,  
9.              "Unable to find descriptor field in java.io.FileDescriptor");  
10.       
11.     clazz = env->FindClass("android/app/backup/BackupHelperDispatcher$Header");  
12.     LOG\_FATAL\_IF(clazz == NULL,  
13.             "Unable to find class android.app.backup.BackupHelperDispatcher.Header");  
14.     s\_chunkSizeField = env->GetFieldID(clazz, "chunkSize", "I");  
15.     LOG\_FATAL\_IF(s\_chunkSizeField == NULL,  
16.             "Unable to find chunkSize field in android.app.backup.BackupHelperDispatcher.Header");  
17.     s\_keyPrefixField = env->GetFieldID(clazz, "keyPrefix", "Ljava/lang/String;");  
18.     LOG\_FATAL\_IF(s\_keyPrefixField == NULL,  
19.             "Unable to find keyPrefix field in android.app.backup.BackupHelperDispatcher.Header");  
20.       
21.     **return** AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/app/backup/BackupHelperDispatcher",  
22.             g\_methods, NELEM(g\_methods));  
23. \}

获得jfieldID之后呢，我们就可以在JNI层之间来访问和操作java层的field的值了，方法如下

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  NativeType Get<type>Field（JNIEnv \*env，jobject object，jfieldID fieldID）  
2.    
3.  **void** Set<type>Field(JNIEnv \*env,jobject object ,jfieldID fieldID,NativeType value)

注意这里的NativeType值得是jobject，jboolean等等。

现在我们看到有了JNIEnv，我们可以很轻松的操作jobject所代表的java层中的实际的对象了。

jstring介绍

之所以要把jstring单独拿出来说正是由于它的特殊性。java中String类型也是一个引用类型，但是JNI中并没有用jobject来与之对应，JNI中单独创建了一个jstring类型来表示java中的String类型。显然java中的String不能和C++中的String等同起来，那么怎么操作jstring呢？方法很多下面看几个简单的方法

1，调用JNIEnv的NewStringUTF将根据Native的一个UTF-8字符串得到一个jstring对象。只有这样才能让一个C++中String在JNI中使用。

2，调用JNIEnv的GetStringChars函数（将得到一个Unicode字符串）和GetStringUTFChars函数（将得到一个UTF-8字符串），他们可以将java String对象转换诚本地字符串。下面我们来看段事例代码。

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  virtual bool scanFile(**const** **char**\* path, **long** **long** lastModified, **long** **long** fileSize)  
2.      \{  
3.          jstring pathStr;  
4.          //将char\*数组字符串转换诚jstring类型  
5.          **if** ((pathStr = mEnv->NewStringUTF(path)) == NULL) **return** **false**;  
6.    
7.          mEnv->CallVoidMethod(mClient, mScanFileMethodID, pathStr, lastModified, fileSize);  
8.    
9.          mEnv->DeleteLocalRef(pathStr);  
10.         **return** (!mEnv->ExceptionCheck());  
11.     \}  
12.   
13.       ....  
14.       ....  
15. **while** (env->CallBooleanMethod(iter, hasNext)) \{  
16.             jobject entry = env->CallObjectMethod(iter, next);  
17.             jstring key = (jstring) env->CallObjectMethod(entry, getKey);  
18.             jstring value = (jstring) env->CallObjectMethod(entry, getValue);  
19.   
20.             **const** **char**\* keyStr = env->GetStringUTFChars(key, NULL);  
21.             ...  
22.             ...

GetStringUTFChars()函数将jstring类型转换成一个UTF-8本地字符串，另外如果代码中调用了上面的几个函数，则在做完相关工作后，要调用ReleaseStringChars函数或者ReleaseStringUTFChars函数来释放资源。看下面的代码

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.              ...  
2.              ...  
3.              jstring key = (jstring) env->CallObjectMethod(entry, getKey);  
4.              jstring value = (jstring) env->CallObjectMethod(entry, getValue);  
5.    
6.              **const** **char**\* keyStr = env->GetStringUTFChars(key, NULL);  
7.              **if** (!keyStr) \{  // Out of memory  
8.                  jniThrowException(  
9.                          env, "java/lang/RuntimeException", "Out of memory");  
10.                 **return**;  
11.             \}  
12.   
13.             **const** **char**\* valueStr = env->GetStringUTFChars(value, NULL);  
14.             **if** (!valueStr) \{  // Out of memory  
15.                 jniThrowException(  
16.                         env, "java/lang/RuntimeException", "Out of memory");  
17.                 **return**;  
18.             \}  
19.   
20.             headersVector.add(String8(keyStr), String8(valueStr));  
21.   
22.             env->DeleteLocalRef(entry);  
23.             env->ReleaseStringUTFChars(key, keyStr);  
24.             env->DeleteLocalRef(key);  
25.             ...  
26.             ...

可以看到GetStringUTFChars与下面的ReleaseStringUTFChars对应。

转帖：http://blog.csdn.net/mci2004/article/details/7219140

[view plain]: http://blog.csdn.net/mci2004/article/details/7219140#
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